3.5. Анализ мощности силы давления ведущего пояска снаряда на боевую грань нареза ствола

Особенностью многоствольного оружия с вращающимся блоком стволов является непрерывное движения блока стволов в течение очереди выстрелов. На рисунке 3.6 представлены силы и моменты действующие на снаряд при его движении по нарезной части канала ствола.

В следствие вращательного движения снаряда по каналу ствола на вращающийся блок стволов действует момент

где I – момент инерции снаряда;

• – угловая скорость вращения снаряда.

Мощность силы давления со стороны снаряда на боевую грань нареза ствола N_ВР зависит от момента, действующего на блок стволов и угловой скорости вращения блока стволов :

.

Работу силы давления, возникающей при движении снаряда по НЧКС можно определить по формуле:

,

где – скорость вращения снаряда вокруг своей оси;

– угловая скорость блока стволов.

Мощность реакции вращательного движения снаряда определяется по формуле

. (3.27)

Расчеты для пушки М61А1 «ВУЛКАН» показали, что в случае вращения блока стволов в противоположном направлении для получения того же темпа стрельбы потребуется увеличение мощности двигателя автоматики оружия на 11 … 12 %. В отечественных образцах ААО принята правая нарезка стволов, при которой снаряд вращается по часовой стрелке. И для уменьшения мощности двигателей автоматики многоствольного оружия вращение блока стволов происходит против часовой стрелки.

3.6. Анализ мощности, потребляемой механизмами автоматики артиллерийского оружия с вращающимся блоком стволов

Аналогичным образом (см. п.п. 3.3…3.5) можно получить зависимости для определения потребляемых мощностей и для остальных механизмов автоматики и как сумму мощности N_АВТ, потребляемую автоматикой оружия.

Анализ этих зависимостей показывает, что составляющие мощности N_авт определяются баллистическими и конструктивными параметрами оружия и для одного и того же образца существенно изменяются с изменением темпа стрельбы.

Зависимость мощности N_авт от темпа стрельбы и числа стволов в оружии можно представить в виде

, (3.28)

где величины А,В и С зависят в основном от баллистических и конструктивных параметров оружия.

Заметим также, что поскольку многие составляющие мощности обратно пропорциональны числу стволов, оружие с меньшим числом стволов для достижения одного и того же темпа стрельбы при прочих равных условиях потребует более мощного двигателя. Это объясняется тем, что при меньшем числе стволов для получения того же темпа стрельбы необходимо вращать блок соответственно с большей скоростью, а это связано с увеличением мощности.

Следует учитывать, что в многоствольном оружии действуют силы, которые можно использовать для создания дополнительной мощности, помогающей двигателю пушки вращать блок стволов. Например, как уже отмечалось момент силы реакции от вращательного движения снаряда в стволе, возникающий при взаимодействии медного ведущего пояска снаряда с нарезами ствола, стремится повернуть ствол в сторону, противоположную вращению снаряда.

Небольшую дополнительную мощность создает сила остаточного давления газов в стволе, воспринимаемая затвором после отпирания.

Дополнительную мощность для вращения блока можно также получить путем установки стволов под некоторым углом к оси их вращения. Возникающая при этом боковая составляющая от силы давления газов на дно ствола будет создавать крутящий момент, приложенный к блоку. Этого же результата можно добиться за счет установки на стволы специальных несимметричных надульников.

Возможности рассматриваемой схемы оружия по повышению темпа стрельбы могут быть реализованы только в том случае, если двигатель оружия обладает необходимой для этого мощностью. Величина мощности, потребляемой для работы механизмов многоствольного оружия, достаточна велика. Например, в американской 20-мм шестиствольной пушке «Вулкан» при темпе стрельбы 6000 в/мин эта мощность составляет 20…25 кВт. Потребляемая механизмами автоматики мощность сильно возрастает с увеличением темпа стрельбы и калибра оружия. В частности, в 23-мм шестиствольной авиационной пушке ГШ-6-23 при темпе стрельбы 9000 в/мин она достигает 50…60 кВт.

В период разгона блока стволов двигатель должен иметь избыток мощности над мощностью сил сопротивления, а при установившемся режиме эти мощности должны быть равны. Кроме того, характеристика мощности двигателя N_ДВ(Т) должна обеспечивать устойчивость темпа стрельбы в установившемся режиме.

Х арактер зависимости мощности, потребляемой механизмами оружия, от темпа стрельбы N_АВТ(Т) показан на рисунке 3.7.

Для быстрого разгона блока стволов и устойчивой работы оружия желательно, чтобы характер изменения кривой N_ДВ(Т) и ее взаимное положение с кривой N_АВТ(Т) были примерно такими, как это показано на рисунке 3.7. То есть необходимо, чтобы кривая N_ДВ(Т) пересекала кривую N_АВТ(Т) за максимальным значением на начальном участке нисходящей ветви.

Как видно из рисунка 3.7 уменьшение или увеличение темпа стрельбы от расчетной величины вызывает такие изменения мощностей N_ДВ и N_АВТ, при которых темп стрельбы будет изменяться в сторону своего устойчивого значения.

Условие устойчивости работы оружия в установившемся режиме запишется в виде

Таблица 3.1. Мощности, потребляемые механизмами автоматики

пушки ГШ-6-30

Механизмы автоматики	Причины, обусловливающие затраты энергии	Мощность, кВТ
Механизм подачи	Наличие динамической и статической составляющих силы сопротивления патронной ленты (с учетом растяжения).	46,4
Механизм снижения	Наличие сил трения, возникающих при съеме звена с патрона.	2,6
Механизм досылания	Преодоление сил инерции снаряда. Наличие сил трения при движении затворов по направляющим центральной звезды и пазом копира. Наличие центробежной силы, связанной с вращением блока стволов и приложенной к затворам. Наличие трения между патроном и направляющими кожуха с учетом центробежных сил.	38,0 10,7 6,0
Механизм запирания	Наличие сил трения при запирании 158а158нала ствола	4,0
Механизм стрельбы	Наличие момента от сил трения, возникающих между шаровой опорой и роликами вилок. Реакция вращательного движения снаряда в стволе.	8,5 3,8
Механизм отпирания	Наличие сил трения при отпирании 158анала ствола	4,13
Механизм экстракции	Наличие сил трения при экстракции гильзы. Наличие остаточного давления поровых газов в канале ствола.	6,9 8,6
Механизм удаления	Наличие сил трения при перемещении гильзы по прямолинейному участку ускорителя. Преодоление сил инерции, вызванных ускорением гильзы на ускорителя.	3,9 2,0

,

чем больше эта разность, тем более устойчивее будет работать оружия, т.е. меньше будут колебания темпа стрельбы при изменении условий эксплуатации.

Необходимую величину мощности двигателя и желательный характер ее изменения обеспечивают соответствующим подбором типа двигателя и его конструктивных характеристик. В частности, эта задача успешно решается при использовании газопорохового двигателя с отводом газов из стволов, обеспечивающего надежную и устойчивую работу оружия при малой массе и компактных габаритах.

Для анализа движения механизмов многоствольного оружия, расчета и проектирования его автоматики нужно знать, от чего и как зависит мощность, потребляемая механизмами. Для примера в таблице 3.1 приведены мощности, потребляемые отдельными механизмами автоматики 30-мм авиационной пушки ГШ-6-30, суммарная мощность данного оружия составляет 120,73 кВт.